“坐奔馳、開寶馬”的口頭禪早已人盡皆知,以至于就連沒開過寶馬的人都知道寶馬操控好。但如果我問你寶馬的操控究竟好在哪里?你可能又說不出個所以然。欲知其表,必先知其里。其實(shí)在關(guān)乎操控的硬件層面,寶馬一直都有著一個獨(dú)門的黑科技--雙球節(jié)懸架。這個技術(shù)究竟強(qiáng)在何處?它又是如何實(shí)現(xiàn)的呢?請往下看!
既然要說雙球節(jié)懸架,咱們必須先知道什么是球節(jié)。在懸架構(gòu)造中,通常由各種連桿、支臂組成,而負(fù)責(zé)連接這些連桿支臂的活動關(guān)節(jié)(上圖黃圈內(nèi)),就被稱作“球節(jié)”或者“球頭”。球節(jié)就像人體的關(guān)節(jié)一樣,是能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度下旋轉(zhuǎn)活動的結(jié)構(gòu),所以在懸架中活動球節(jié)越多,理論上就能帶來更豐富的懸架活動范圍,對于舒適性和操控性都有更高的可操作空間。
從結(jié)構(gòu)上來說,寶馬常用的雙球節(jié)懸架其實(shí)是基于麥弗遜懸架的變種,而麥弗遜式獨(dú)立懸架幾乎可以說是目前最廣為應(yīng)用的懸架結(jié)構(gòu)之一。麥弗遜式懸架由螺旋彈簧(紅色箭頭)、減震器(綠色箭頭)、三角形下擺臂(藍(lán)色箭頭)組成。麥弗遜的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、重量輕、響應(yīng)速度快,在日常使用的舒適性上表現(xiàn)能夠令人滿意。
但由于麥弗遜懸架的減震器和彈簧只能對車輛上下的晃動進(jìn)行支撐和緩沖,而三角臂在橫向轉(zhuǎn)動和縱向運(yùn)動時又都是通過同一個球頭與車輪連接的。那么必然在過彎時,也就是同時出現(xiàn)橫向運(yùn)動(轉(zhuǎn)向)和縱向運(yùn)動(剎車)時,單一球頭就會出現(xiàn)運(yùn)動瓶頸。無法很好地化解橫向沖擊,最終便會導(dǎo)致車輛在過彎時出現(xiàn)比較明顯的側(cè)傾。
為了改善橫向受力導(dǎo)致的側(cè)傾,許多性能廠商便推出了各種升級版的麥弗遜懸架。例如保時捷911就是在普通麥弗遜懸架的基礎(chǔ)上使用了更強(qiáng)的彈簧,并增加了防傾桿來抑制側(cè)傾,借此來克服麥弗遜懸架的缺點(diǎn)。大開口的三角臂再加上較短的減震行程,配合保時捷多年來的出色調(diào)校,使得911的轉(zhuǎn)向更加精準(zhǔn)。但由于911采用的是后置平臺,相比前置發(fā)動機(jī)的車型在前輪空間方面會相對充裕,因此這種形式并不適合民用級別的前置車型。
與保時捷通過材料和布局來升級麥弗遜懸架不同,寶馬在提升麥弗遜的道路上走了完全不同的路線。它直接取消了傳統(tǒng)的三角臂,并將其變成了兩根上下分布、自由活動的連桿(上圖兩根控制臂)。寶馬將其稱為“Double Pivot Strut Type”(雙球節(jié)彈簧支柱)。從構(gòu)造上來看,除了三角臂以外,其他組件并無改變,因此也可以將它看做是一種麥弗遜懸架的升級版。
相比于麥弗遜式懸架,由于雙球節(jié)懸架采用了分體下擺臂結(jié)構(gòu),使原本在三角臂上只有一個的支點(diǎn)變成了兩個。而兩根連桿就可以分別處理橫向運(yùn)動和縱向運(yùn)動,此時由于兩個不同方向的力互不干涉,這就在一定程度上保證了車輛懸架的各類標(biāo)定參數(shù)能在受到?jīng)_擊時僅發(fā)生很小的變化(相比普通三角臂麥弗遜),從而在激烈駕駛中維持車身的穩(wěn)定姿態(tài),提升車身的動態(tài)穩(wěn)定性和可控性。
麥弗遜懸架的主銷
在這里還要補(bǔ)充一個知識點(diǎn)--主銷。普通麥弗遜的主銷是指由減震支臂的上支點(diǎn)與下擺臂支點(diǎn)間的連線(如上圖)。通常情況下,主銷是向內(nèi)側(cè)傾斜的,也就是俗稱的主銷內(nèi)傾角。而受限于懸架下三角臂的存在,因此麥弗遜懸架的主銷內(nèi)傾角不會太大,最終在過彎時的側(cè)傾會更加明顯,而雙球節(jié)懸架就能夠在一定程度上緩解這一問題。
與麥弗遜不同的是,雙球頭的主銷沒有了傳統(tǒng)三角臂的單一下支點(diǎn),由于雙球頭懸架采用了兩根下擺臂,所以雙球頭懸架的“主銷下支點(diǎn)”位置并不像傳統(tǒng)麥弗遜那樣是固定且肉眼可見的,而是兩根控制臂通過畫延長線的交點(diǎn),這個交點(diǎn)也被稱為“虛擬轉(zhuǎn)點(diǎn)”(如上圖兩線交點(diǎn))。在實(shí)際的工作當(dāng)中,由于兩根下擺臂的運(yùn)動軌跡是多種多樣的,所以這個“虛擬轉(zhuǎn)點(diǎn)”也會根據(jù)轉(zhuǎn)向角度的不同,最終處于連續(xù)變化的狀態(tài)當(dāng)中。
那么這個虛擬下擺臂轉(zhuǎn)點(diǎn)有何作用呢?這時咱們就得結(jié)合上文說的主銷來看了。得益于雙球節(jié)懸架擁有虛擬支點(diǎn)的關(guān)系(如上圖右側(cè)),這便會造成雙球節(jié)懸架的主銷偏置距比咱們?nèi)庋劭吹母笠恍?/p>
或許有的同學(xué)不明白主銷偏置距是什么意思,在這里給大家普及一下:主銷偏距是指主銷與地面的交點(diǎn)到輪胎接地中心的距離,主銷軸線與地面的交點(diǎn)在車輪內(nèi)側(cè)為正,在外側(cè)為負(fù)。當(dāng)代主流汽車的主銷偏距一般在負(fù)18mm--正79mm的范圍內(nèi)。從效果上來,這個數(shù)值越小,車輛就越不容易出現(xiàn)側(cè)傾、且轉(zhuǎn)向越精準(zhǔn)。
所以得益于雙球節(jié)懸架虛擬交點(diǎn)的關(guān)系,即使在避震筒主銷側(cè)傾角不大的情況下,其實(shí)也是能獲得更大的主銷負(fù)偏距的,從而改善車輛在彎道時的輪胎接地面積以及車身姿態(tài)。
本是同根生
此外,寶馬的雙球節(jié)懸架即使是同一套懸架也能夠應(yīng)付不同車型,工程師只需要調(diào)節(jié)下擺臂的長度就可以調(diào)整出符合其他車型的參數(shù)了。正因如此,雙球頭懸架除了能給轎車使用以外,也可以適用在SUV上面,寶馬的E84 X1就是一個很好的例子,它的前懸架就是由E90代3系改造而來的。
綜上所述,雙球頭懸架除了能保障車子在激烈駕駛中的穩(wěn)定可控,同時還可以提供精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向手感,并且還能廣泛適配多種車型。除此之外,由于雙球頭懸架是從麥弗遜懸架改良而來(只是將三角臂換成了兩根擺臂),因此它不僅結(jié)構(gòu)簡單、體積小,造價(jià)還低(廠家肯定開心)。
這樣一看,雙球頭懸架可真是優(yōu)點(diǎn)頗多呀,或許這也是為什么當(dāng)年凱迪拉克ATS直接借鑒寶馬底盤的最主要原因。雖然凱迪拉克把ATS那套懸架稱之為雙球節(jié)麥弗遜懸架,但其實(shí)這只是因?yàn)閷@麊栴},實(shí)際構(gòu)造上都是一套體系。此外,也有部分人認(rèn)為,雙球節(jié)懸架由于采用了兩根擺臂,應(yīng)該屬于簡化版的多連桿懸架。更有人認(rèn)為寶馬的雙球頭懸架應(yīng)該屬于更為細(xì)分的高性能懸架,各位同學(xué)又是如何認(rèn)為的呢?